現(xiàn)在自己在做紅外成像儀的越來越多了，兩年前有個(gè)井下機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的科研項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)使用了 AMG8833（88 像素），科研畢竟就是科研，后來也沒有聽說成果得到應(yīng)用的消息， 我想也是， 88 能干什么，也就能做個(gè)紅外測(cè)溫槍吧。 前段時(shí)間因?yàn)楣旧a(chǎn)電路板測(cè)試需要，打算買一臺(tái)紅外成像儀測(cè)量電路板發(fā)熱是否正常，商用的價(jià)格還是有些小貴的，我們電路板都不大所以就找了一臺(tái)便宜的先用著，無意中發(fā)現(xiàn)了 MLX90640 這個(gè)東西， 32*24像素， 768 個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，基本上可以成像用了。

現(xiàn)在都智能手機(jī)、信息化、人工智能了，能不能用 MLX90640 做個(gè)能和手機(jī)連接成像的紅外模塊呢，那樣的話測(cè)試、存儲(chǔ)豈不是很方便。 說做就做，馬上行動(dòng)。最終的成果是一個(gè)微型的USB接口紅外成像模塊（微型紅外成像儀30*30mm），可以連接到Android手機(jī)或者計(jì)算機(jī)的USB接口，實(shí)時(shí)顯示熱像視頻，和手機(jī)相機(jī)差不多，只不過它是熱紅外成像，所以叫“紅眼睛相機(jī)”。模塊圖片如下：

Red Eye Camera（以下簡(jiǎn)稱“IDF-x” 或“設(shè)備” ）是基于紅外陣列高精度溫度傳感器以及先進(jìn)軟件算法的非接觸式熱成像儀器，可對(duì)視場(chǎng)范圍內(nèi)任何物體進(jìn)行紅外成像，成像分辨率512*384 像素，溫度靈敏度 0.1℃，絕對(duì)精度±1.5℃，刷新頻率最高 64Hz。自帶存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，具備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)輸出顯示、拍照存儲(chǔ)功能，數(shù)字接口包括 UART 和 USB，可直接連接計(jì)算機(jī)和 Android 手機(jī)，配合上位機(jī)軟件或者手機(jī) APP 程序，使用十分方便。

優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)

可 USB 接口供電，即插即用。

多種濾波方法，參數(shù)自由設(shè)置。

多種顏色方案，滿足不同需求。

高斯濾波，保留原始信息不畸變。

應(yīng)用領(lǐng)域：安防生物識(shí)別，發(fā)熱檢測(cè)，水暖電施工，故障排查，空調(diào)熱度檢測(cè)，安檢通道等。

原理：幾乎所有利用或者發(fā)射能量的物體在發(fā)生故障前都會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。保證電氣和機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的關(guān)鍵便是對(duì)能源的有效管理。現(xiàn)在，紅外成像技術(shù)已毋庸置疑地成為預(yù)防性維護(hù)領(lǐng)域最有效的檢測(cè)工具，它能夠在設(shè)備發(fā)生故障之前，快速、準(zhǔn)確、安全地發(fā)現(xiàn)故障。在一個(gè)電氣接點(diǎn)發(fā)生故障之前及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行維修，可以節(jié)省或避免因此造成的生產(chǎn)停工、產(chǎn)量下降、能源損耗、火災(zāi)甚至災(zāi)難性故障所帶來的高昂代價(jià)。

但是僅僅通過紅外圖像來發(fā)現(xiàn)問題是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。事實(shí)上，一臺(tái)只能生成紅外圖像而無法測(cè)量溫度的紅外熱成像儀并不能反映電氣或者機(jī)械故障的所有情況。如果一份缺乏簡(jiǎn)單快速的檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析報(bào)告是無法準(zhǔn)確將可能引發(fā)故障的熱點(diǎn)和設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的熱點(diǎn)進(jìn)行有效區(qū)分，因此無法做出及時(shí)的維修方案

紅外熱像儀是通過非接觸探測(cè)紅外熱量，并將其轉(zhuǎn)換生成熱圖像和溫度值，進(jìn)而顯示在顯示器上，并可以對(duì)溫度值進(jìn)行計(jì)算的一種檢測(cè)設(shè)備。紅外熱像儀能夠?qū)⑻綔y(cè)到的熱量精確量化，能夠?qū)Πl(fā)熱的故障區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別和嚴(yán)格分析。紅外成像儀廣泛使用在軍事上，直升機(jī)和坦克裝甲車應(yīng)用最多，利用紅外成像攝像頭可以在夜間執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)，能夠精確打擊目標(biāo)。

IFD-x 微型紅外成像儀（模塊）關(guān)于溫度測(cè)量和成像精度

是基于紅外陣列高精度溫度傳感器以及先進(jìn)軟件算法的非接觸式熱成像儀器，可對(duì)視場(chǎng)范圍內(nèi)任何物體進(jìn)行紅外成像，成像分辨率達(dá) 512*384 像素，溫度靈敏度 0.1℃，絕對(duì)精度±1.5℃，刷新頻率最高達(dá) 64Hz。自帶存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，具備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)輸出顯示、拍照存儲(chǔ)功能，數(shù)字接口包括 UART 和 USB，可直接連接計(jì)算機(jī)和手機(jī)，配合上位機(jī)軟件或者手機(jī) APP 程序，使用十分方便。 廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備開發(fā)、 PCB 測(cè)試、 新材料、供暖施工、非接觸溫度測(cè)控、非法侵入、生物探測(cè)等行業(yè)和領(lǐng)域。

溫度感測(cè)靈敏度是傳感器可以區(qū)分出的最小溫度改變量，是熱量測(cè)量的基礎(chǔ)，本設(shè)備使用的傳感器的靈敏度為 0.1℃@1Hz，隨著傳感器測(cè)量速率的提高，測(cè)量系統(tǒng)的底噪增大，隨即導(dǎo)致溫度感知靈敏度下降。例如 4Hz、 8Hz、 16Hz 時(shí)溫度靈敏度會(huì)分別為 0.5、 1.0 和 1.5℃。熱量感知以后得到的數(shù)據(jù)計(jì)算為絕對(duì)溫度值則依賴于被測(cè)物體輻射系數(shù)，材料不同或者表面光潔度、含水率等因素影響時(shí)，輻射率會(huì)不同，所以對(duì)于某特定材料來說輻射率是一個(gè)在小范圍肉不斷變化的數(shù)值，這就導(dǎo)致了使用熱輻射數(shù)據(jù)計(jì)算得到的絕對(duì)溫度不是特別準(zhǔn)確。另外，成像儀與被測(cè)物體之間的微小顆粒物會(huì)對(duì)熱輻射產(chǎn)生一些衰減，若周圍有反射性能好的其它物體存在還會(huì)產(chǎn)生一些熱輻射的反射，導(dǎo)致輻射能量在傳播過程中發(fā)生一些變化，進(jìn)而影響最終絕對(duì)溫度值的計(jì)算。

所以，紅外成像的主要作用是通過較高的熱輻射分辨率來區(qū)分細(xì)微的熱量變化、不同的物體以及物體邊界，繼而形成不同顏色表示的圖像，重點(diǎn)在于能夠區(qū)分不同的熱量，而不是絕對(duì)溫度是多少。絕對(duì)溫度的測(cè)量受到很多客觀且不確定的隨機(jī)因素影響，是目前的技術(shù)水平?jīng)]有辦法很好解決的問題，一般所說的絕對(duì)溫度測(cè)量精度是指在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境人為排除干擾因素條件下得到的，并不是指客戶使用時(shí)的環(huán)境。

MLX90640 紅外熱成像儀測(cè)溫模塊簡(jiǎn)要介紹說明

（1） A 型和 B 型的區(qū)別

區(qū)別主要有以下幾點(diǎn)

視場(chǎng)角不同： A 型為 11075° ， B 型為 5535° ，通俗一點(diǎn)講就是 A 型是廣角，所以鏡頭矮一些，視野更寬，但對(duì)遠(yuǎn)處物體的捕捉能力更低， B 型更適于拍攝稍遠(yuǎn)的物體。精度不同： A 型的噪聲比 B 型大，所以 B 型的絕對(duì)溫度和靈敏度都好一些。

（2） 供電電壓和數(shù)字接口

MLX90640 共有 4 個(gè)引腳，兩個(gè)電源 3.3V 供電，兩個(gè)通訊 I2C 接口， I2C 支持最高 1MHz的通訊速率（實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn) 1.2MHz 也是可以的，只是偶爾會(huì)出錯(cuò)，還是老老實(shí)實(shí) 1MHz 吧）。I2C 完全是經(jīng)典的時(shí)序，而且通訊速率范圍特別寬，從幾十赫茲到兆赫茲都通訊正常，所以它的 I2C接口程序還是很好寫的。功耗大約是 25mA，實(shí)測(cè)沒有問題。

供電必須是 3.3V，但 I2C 的兩根引腳可以 2.5~5V 兼容。

（3）靈敏度、測(cè)溫范圍和精度

MLX90640的測(cè)量速率最高可以達(dá)到 64Hz，但越快的速率時(shí)的噪聲會(huì)越大，導(dǎo)致靈敏度下降，手冊(cè)上給出的指標(biāo)是 1Hz 時(shí)可以區(qū)分出 0.1℃。測(cè)溫范圍是-40~300℃。

測(cè)溫精度和成像的區(qū)域有關(guān)，靠近中間位置是±0.5~1.0℃，最外側(cè) 4 個(gè)角是±2.0℃，其它區(qū)域約是±1.0℃。還有就是傳感器上電后有個(gè)熱平衡的時(shí)間，大約是 5分鐘，未達(dá)到熱平衡時(shí)精度會(huì)差一些。

（4）壞點(diǎn)

手冊(cè)里特別提到了每個(gè)MLX90640 傳感器可能存在最多 4 個(gè)不能使用或者精度達(dá)不到要求的像素，這也許和傳感器的生產(chǎn)工藝有關(guān)吧，壞點(diǎn)都會(huì)在出廠時(shí)記錄到傳感器的EEPROM 里，實(shí)際使用時(shí)記得要讀取一下并且在成像時(shí)特殊處理這種可能存在的像素點(diǎn)數(shù)據(jù)。在后面的實(shí)際測(cè)試過程中，并沒有發(fā)現(xiàn)壞點(diǎn)的存在，可能是運(yùn)氣比較好。在官方的 API 庫里，壞點(diǎn)和未達(dá)到精度要求的點(diǎn)是不做區(qū)分的，都是同樣的處理方法（用相鄰的好的點(diǎn)做平均值做為壞點(diǎn)的值）。

審核編輯：湯梓紅